新型外包波纹钢-混凝土组合梁抗火性能研究

文中利用ABAQUS建立了组合梁热-力耦合模型,通过分析组合梁跨中挠度、耐火极限随温度变化曲线研究了荷载比、波纹钢腹板厚度、下翼缘钢板厚度和预应力筋保护层厚度对其抗火性能的影响.结果表明:高温作用下,新型组合梁的钢腹板未发生鼓曲、角钢连接件起到较好的抗滑移,耐火性能显著增强.荷载比越大,临界温度越低,当荷载比取0.3~0.5时,新型组合梁具备较好的变形性能,临界状态为形成塑性铰的强度破坏.随波纹钢腹板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而减小;随下翼缘钢板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而增大;预应力筋保护层厚度小于40 mm时,组合梁的耐火极限随厚度的减小而降低,大于40 mm时,影响较小.

极端风浪下海上机场VLFS连接器载荷响应分析

为了研究浪向角、入射波频率和连接器刚度耦合变化对连接器载荷的影响,以刚模块柔性连接器(rigid module and flexible connector,简称RMFC)模型计算理论为基础,建立8模块海上机场超大浮体水动力模型进行数值模拟水槽实验,分别对连接器在规则波和不规则波下的载荷响应进行频域计算。选取6个连接器刚度条件,研究不同连接器刚度下连接器的载荷响应,在不同海况和连接器刚度条件下考虑0°,30°,45°,60°及90°浪向角的作用,连接器载荷响应幅值主要从纵向、横向及垂向3个方向进行比对。结果表明,同一方向上的载荷在浪向角45°和60°较为敏感,极端风浪耦合环境下,垂向载荷明显比其他两个方向载荷值大,连接器载荷值随刚度值增大而增大,在K5~K6之间呈大幅递增趋势。

混凝土脱空修复对角钢连接件力学性能影响

为探索钢壳混凝土角钢连接件根部混凝土脱空对连接件抗剪性能的不利影响,提出合理的脱空修复方法,基于深中通道沉管隧道角钢连接件的局部构造,以脱空形状、脱空修复和混凝土强度为变化参数,设计8组足尺推出试件,并开展抗剪性能试验和有限元模拟分析。分析显示:1)普通混凝土试件先在角钢内部发生混凝土压溃破坏,试件破坏模式受脱空形式及脱空修复影响不明显;2)脱空对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均有削弱影响,三棱柱整体脱空时角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度可折减32.8%和76.9%;3)脱空修复对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度有提升作用,但由于修复料与脱空界面间难以协同受力,性能提升效果并不显著;4)考虑脱空处未修复,用超高性能混凝土替换普通混凝土时,推出试件的抗剪承载力较未脱空时提高77%,抗剪刚度较脱空时折减8.9%;5)超高性能混凝土的优良力学性能使角钢连接件的抗剪承载力得到明显提高,但由于脱空导致角钢连接件出现较大变形,因此无法有效提升脱空时的抗剪刚度;6)提高修复料力学性能对改善三棱柱脱空修复后的承载性能影响不明显。

受拉工况下新型装配式剪力墙抗震模拟分析

预制装配式剪力墙结构的冷缝一直是该类结构的薄弱点,对结构抗震性能的影响很大,文章提出了一种新型改进架空连接预制装配式剪力墙结构。为了研究该新型架空连接预制装配式剪力墙结构的抗震性能,设计了5个不同连接方式的模型,用于对比在轴向受拉状况下装配式剪力墙的抗震性能,针对数值模拟结果,分析了不同连接方式试件的滞回曲线、刚度曲线、耗能能力及破坏云图。研究结果表明:预制装配式改进架空连接的剪力墙结构在轴向受拉状况下,内置角钢抗剪连接件能有效地防止冷缝发展成为裂缝,提高了冷缝处的抗剪能力,有效提高了构件的耗能能力,塑性区面积明显增大,抗震性能增加。

高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点抗震性能试验研究及数值分析

为研究高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点的抗震性能,设计了采用铝合金和不锈钢两种材料角型连接件的节点循环加载试验。结果表明,全铝合金角型件节点的延性发展严重不足,延性系数最大仅为2.25,破坏征兆不明显,在抗震结构中偏不安全。顶底不锈钢角型件节点最大塑性转角均在0.04rad以上,满足美国规范FEMA350不小于0.03rad的延性设计要求,表现出良好的塑性变形及耗能能力。对于顶底不锈钢角型件节点,梁腹板采用铝合金或不锈钢角型件对滞回全过程及各项性能指标无显著影响。采用有限元分析软件ABAQUS对节点抗震性能试验进行有限元模拟,有限元分析和试验结果吻合良好,可以很好地模拟节点的受力全程。

线簧丝倾角对线簧孔式电连接器贮存寿命的影响研究

线簧丝倾角是线簧孔式电连接器的重要设计参数之一,对其贮存寿命有显著影响。针对该问题,分析了贮存环境下线簧丝倾角改变时线簧孔式电连接器的失效机理,并建立了其贮存可靠性统计模型。在此基础上,建立了线簧孔式电连接器贮存寿命随线簧丝倾角变化的数学模型。最后,制定了恒定应力加速退化试验方案并开展相关试验,通过统计分析试验数据得到不同线簧丝倾角(7°~10°)下线簧孔式电连接器的性能退化模型参数估计值,实现了电连接器的贮存可靠性评估。结果表明,通过最小二乘法拟合得到的贮存寿命与线簧丝倾角的函数关系式的拟合优度高达0.9681,验证了所构建模型的准确性。研究结果可为后续线簧孔式电连接器的可靠性增长设计提供一定的理论基础和参考。

预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点抗震性能研究

为优化预制底板伸出胡子筋造成运输难度大、施工不便等问题,提出了一种带预埋角钢连接件的叠合板-钢梁装配式梁板节点,并将其与出筋的装配式梁板节点和不出筋的装配式梁板节点进行了低周往复荷载加载试验,并分析3组试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、割线刚度以及能量耗散的差异性,并基于有限元建立了单调荷载下梁板节点模型,将其与往复荷载下的节点横向抗剪承载力对比。结果表明:角钢连接件减小了钢梁与叠合板之间的相对滑移,起到抗剪连接件的作用,提高了钢与混凝土之间的组合效应和抗震性能;设置角钢连接件,避免了叠合板底板伸出胡子筋带来的施工不便等问题。往复荷载下的梁板节点的横向承载力比单向荷载下降低了20.6%;横向荷载下,角钢连接件的根部应力最大,角钢上的钢筋也参与了抗剪工作,起到了增强预制层与现浇层的叠合性能的作用。

带辅助导向杆下坡斜顶设计

以某款连接器采用下坡式斜顶完成倒扣抽芯为例,介绍了下坡式斜顶的结构模型构建方法和计算过程,本方案同样适用于上坡式斜顶。体现了模具设计的严谨性和理论指导实践,实践检验理论相结合的过程。

组合梁抗弯试验与角钢连接件抗剪承载力研究

提出一种预埋在叠合板组合梁中预制底板的角钢连接件,该角钢连接件带有焊接的弯起钢筋。该连接件旨在起到代替传统预制底板出筋的作用。基于此,进行了两组叠合板组合梁负弯矩作用下的抗弯试验,其变量为是否带预埋角钢连接件,对两组试件在负弯矩作用的试验结果进行对比分析。同时,由于连接件的预埋位置使其能展现较好的横向抗剪性能,采用横向推出试验模拟对连接件提供的横向抗剪承载力进行研究。结果表明:角钢连接件可以代替出筋,带角钢组合梁抗弯承载力略高于传统组合梁,且滑移更少;单个角钢可以提供142 kN的横向抗剪承载力,角钢承载力随其屈服强度和翼缘厚度增加而增加。

预埋角钢连接件装配式梁板节点抗震性能试验

为研究预埋角钢连接件的装配式梁板节点抗震性能,对该节点与现浇梁板节点进行横向低周往复加载试验,分析2组节点的滞回性能、延性、刚度退化、耗能等抗震性能指标,并建立适用于该类节点的骨架曲线模型。结果表明:2组节点的破坏现象相似,均发生延性破坏,破坏时节点核心区混凝土破碎,栓钉发生较大剪切变形;装配式节点与现浇节点的刚度退化、耗能变化规律相近,延性系数分别为2.45、2.34;2组骨架曲线均呈“S”形,正负向变化趋势相似,但正向极限荷载均比负向极限荷载低约10%,经无量纲化处理后的2组曲线基本重合,所建立的“三折线”骨架曲线模型与试验结果吻合较好;该装配式节点在抗震性能方面基本实现“等同现浇”。研究结果可为该种梁板节点在实际工程中的抗震设计提供参考。

角钢连接件力学性能及混凝土脱空对其影响研究

对于采用角钢连接件的钢壳沉管隧道结构,上翼缘板和角钢相连部位不利于混凝土流通、振捣和排气,浇筑时易产生混凝土脱空现象。基于实际工程和规范建议设计了9组足尺推出试件,包含3种脱空深度(0 mm、10 mm及20 mm)。为了减少试验本身的离散性,每组均有3个试件,共计27个试件。试验中所有试件均发生混凝土压溃破坏,相比于无脱空试件,脱空试件的混凝土压溃区域更小且角钢变形更大。相比于无脱空试件,脱空深度为10 mm和20 mm时,连接件的承载力折减可达16.5%和37.5%,刚度折减可达48.4%和70.6%。比对文献中62组试件以及文中3组试件的试验结果发现,Kiyomiya和Kimura提出的回归公式具有较高的准确度和较小的离散性,日本《钢-混凝土三明治结构设计指南》的公式则比较保守;此外基于现有试验数据通过参数回归的方式,提出了新的角钢连接件承载力计算公式,该公式具有更好的精度和适用性。在该文中提出的回归公式和混凝土脱空力学模型的基础上,提出了考虑混凝土脱空的角钢连接件承载力修正公式,通过文献中3组试件及该文6组试件进行验证,结果表明该修正公式具有较高的准确度和较小的离散性。

不同类型剪力连接件的破坏过程及破坏机理研究

为研究钢-混组合桥梁结构中不同类型剪力连接件的破坏过程及破坏机理,设计B,D,J 3类共9个试件进行试验研究。分析了3类剪力连接件的破坏发展历程,探讨了3类剪力连接件的破坏形态以及破坏机理,并对3类剪力连接件的荷载-滑移曲线特征进行分析。结果表明:PBL连接件(B,D类)与角钢连接件(J类)的破坏发展过程大不相同,B类剪力连接件的破坏形态属于贯穿钢筋的剪断或屈服破坏,D类剪力连接件的破坏形态属于钢板的剪切破坏;而角钢连接件在不设置贯穿钢筋时属于混凝土过早的失去约束作用而被压溃破坏,因此,角钢连接件设置贯穿钢筋是非常有必要的。

超大型浮体结构碰撞损伤研究

基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析。数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计入应变速率引起的材料强化,考虑碰撞发生时的接触及摩擦。通过本文的研究,获得了双模块超大型浮体结构变形及损伤规律,讨论了结构的吸能特性和运动规律等,可为超大型浮体结构的耐撞性设计提供参考。

角钢连接件剪切刚度计算方法及试验研究

鉴于角钢连接件剪切刚度的重要性,基于弹性地基梁理论推导了角钢连接件的等效剪切刚度计算公式,设计制作了3个角钢连接件试件进行推出试验,根据国、内外剪力连接件剪切刚度计算方法进行计算,将各方法计算结果与本文公式计算结果进行对比并就其适用性进行讨论分析。分析结果表明:国内、外连接件剪切刚度计算方法差异较大,日本规范计算结果与本文提出公式计算结果较为吻合,我国钢结构设计规范和0.8 mm割线法计算所得结果偏于安全,弹性阶段抗剪连接件的剪切刚度计算采用日本规范和本文公式计算比较合理。

三通管注射模设计

分析了三通管的结构特点,在此基础上设计了三通管注射模,重点介绍了模具分型面的选择及侧向分型与抽芯机构,阐述了模具工作过程。实践表明,模具工作可靠,塑件质量符合客户要求。

插入角钢锚固试验研究

根据康定—崇州500kV双回线路插入角钢锚固试验结果,分析了插入角钢主材及其上抗剪锚固件和混凝土间的粘结机理,探讨了角钢锚固件受剪承载力计算方法和插入角钢主材锚固长度计算方法。

小型化行波管直角弯头输入结构设计

本文对某一微波功率模块(MPM)用小型化行波管的直角弯头输入结构进行了降低结构高度的研究。新直角弯头输入结构的高度从原结构的28.4mm减小到15.8mm,输入匹配性能也得到同步提升。MPM的宽度可由此减小12.6mm,因此可获得更高的集成度。

Twin-PBL及角钢抗剪连接件静载推出试验

文章依托某在建波纹钢腹板PC组合箱梁桥,分别制作了4个Twin-PBL和角钢抗剪连接件进行静载推出试验,分析了两类连接件在各工作阶段的荷载-滑移关系,研究了两类连接件极限承载力的主要影响因素。试验结果表明:在相同荷载水平下,Twin-PBL连接件的滑移量远小于角钢连接件,且表现出优越的刚性特征;在极限荷载水平下,两类连接件均发生较大滑移后破坏,显示出良好的延性特征;Twin-PBL连接件承载力的主要影响因素为贯穿钢筋直径和开孔钢板孔径,而开孔钢板厚度的影响相对较小;角钢连接件承载力的主要影响因素为钢腹板厚度,U形钢筋对角钢连接件的抗剪能力有一定的加强作用。通过实测值与理论值的对比分析,分别给出了两类连接件新的极限承载力计算公式;与其他推荐公式相比,文中所提公式的计算值与实测值最为吻合,为抗剪连接件的优化设计了提供参考。

水下采油树节流阀卡箍式连接器强度分析

卡箍式连接器被广泛用于水下采油树节流阀的连接锁紧,起到防止油气泄漏、支撑密封圈和承载复杂载荷的作用,研究其强度性能对确保水下采油树平稳运行具有重要意义。以一种应用于3 000m水深的采油树阀芯可回收式节流阀连接器为例,提出了理论分析与有限元方法相结合的卡箍式连接器强度分析方法:首先针对典型工况下水下采油树节流阀采用的三瓣式卡箍式连接器,推导其强度分析关键参数计算公式,得出连接器预紧力和锁紧力;然后运用ABAQUS有限元方法对卡箍式连接器进行三维建模,研究锁紧力状况下卡箍强度,得到连接器整体的应力分布情况;最后通过改变法兰锁紧型面角度,分析法兰型面角度与连接器最大Mises应力的关系,得出法兰最佳锁紧型面角度为10°～15°。本文研究成果可为水下采油树节流阀卡箍式连接器的设计提供参考。

钢-混凝土组合沉管结构抗剪机理

以深圳至中山跨海通道沉管隧道设计方案为研究背景,建立沉管节段的精细化非线性有限元模型,进行四点反弯矩剪切试验仿真模拟.结果表明,在隧道横向,横隔钢板和混凝土分别承担斜向拉力和斜向压力,两者形成主要的受力体系;在隧道纵向,混凝土内未发现明显的横向应力分布变化;角钢连接件主要承担格室面板与混凝土间的剪力传递,拉拔作用不明显;在结构弹性状态下,各连接件抗剪刚度相近、剪力分布均匀;连接件附近混凝土开裂后逐步退出工作,但并不影响结构继续承载;剪切破坏过程表现为结构依次发生混凝土弯剪开裂、连接件处混凝土开裂、横隔钢板屈服,最终因混凝土剪切斜裂缝贯通达到结构极限承载力.